135MW空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因及對策分析

閆先勇

（保德神東發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 忻州 036603）

引言

隨著社會發(fā)展水資源的短缺矛盾日益突出，越來越多的發(fā)電廠中的使用空冷機組。在空冷機組的正常運行過程中，其中的空冷凝汽器隨著環(huán)境變化而發(fā)生變化較大，因此，凝結(jié)水的過冷度也會發(fā)生較大的變化，這樣就很容易造成凝結(jié)水溶氧波動范圍增大，同時，由于冷空系統(tǒng)相對龐大，泄漏點也較多，很容易造成空氣泄漏進負(fù)壓系統(tǒng)從而造成凝結(jié)水的溶氧量超過標(biāo)準(zhǔn)。

1 凝結(jié)水溶氧偏高的危害

對于135MW直接空冷機組，當(dāng)凝結(jié)水的溶氧量過大時很容易對機組的熱力設(shè)備造成危害，從而影響機組的正常運行，主要的危害有以下幾點：

1.1 大大降低機組設(shè)備的使用壽命。一般為了提高機組的工作效率，大型的汽輪發(fā)電機組都是采用安裝回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的，當(dāng)含氧量較高的凝結(jié)水通過會熱系統(tǒng)設(shè)備以及附屬的管道時，就會對除氧器前的低壓加熱器和除氧器后的高壓加熱器等設(shè)備造成大面積的腐蝕，這是由于氧和金屬可以形成原電池，引起金屬形成電化學(xué)腐蝕，從而極大的降低了各種設(shè)備的正常使用壽命，同時也降低了機組運行的可靠性。

1.2 大大降低回?zé)嵩O(shè)備的換熱效率。在汽輪機組的回?zé)嵯到y(tǒng)中，一般主要采用表面式換熱器作為主換熱設(shè)備，設(shè)備的腐蝕物會附著在換熱設(shè)備的換熱面上，比如管束的表面，形成一層疏松的附著層，引起熱阻值的增加，從而降低了回?zé)嵯到y(tǒng)的換熱效率。同時，過高的凝結(jié)水溶氧量會在換熱器的表面形成氣體薄膜層，也會引起換熱熱阻值的增加，從而增大凝汽器端差，降低熱設(shè)備的循環(huán)效率。

1.3 提高了廠用電量和汽耗值。一般為保證機組的安全穩(wěn)定運行，必須保證凝汽器是處于一個高度真空的狀態(tài)中。如果由于漏空氣造成凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)，過量的空氣進入凝汽器，就會大大的降低真空值，真空值降低后會直接影響到機組的出力，增加機組抽氣系統(tǒng)的負(fù)荷量，同時也提高了廠用電量與汽消耗值。

2 135MW空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)原因分析

2.1 空冷凝結(jié)水過冷度影響。從除氧的角度來看，機組空冷凝汽器的運行過程相當(dāng)于一個混合加熱式的真空除氧器，除氧原理也與熱力除氧器想類似，只是在除氧飽和壓力上面不同。根據(jù)亨利定律可以得知，氣體在水體中的溶解度和該氣體在氣水界面上的分壓是成一個正比的，換句話說，當(dāng)凝結(jié)水的水溫越接近排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度時，其氣相中的除蒸汽以外的其它氣體的分壓也會越小，同時，其在水相中氣體的溶解度也會越小。也就是說過冷度越小，機組內(nèi)凝結(jié)水溶氧量也越小。一般在濕冷機組中的凝結(jié)水過冷度合理范圍是0.5-1℃內(nèi)，而且對濕冷機組的過冷度也比較容易進行控制。但是對于空冷機組來說，其過冷度就相對比較難控制，空冷機組的過冷度直接受到天氣氣溫變化的影響，在一天之內(nèi)變化范圍也是比較大的，尤其是在冬季，空冷機組的凝結(jié)水過冷度會產(chǎn)生非常大的變化，而且不容易控制，一般可以達(dá)到3℃以上，我公司冬季的過冷度一般在3.9℃范圍內(nèi)。另外，空冷機組的所包括的冷卻面積非常龐大，非常容易發(fā)生局部過冷的現(xiàn)象，導(dǎo)致了相對的凝結(jié)水溶氧量偏高。

2.2 空冷機組真空嚴(yán)密性的影響。一般情況下，凝結(jié)水氧氣的來源主要是來自外界漏進凝汽器中的空氣中的氧氣，如果空冷機組真空嚴(yán)密性好，其負(fù)壓區(qū)漏點也較少，進入負(fù)壓區(qū)的空氣也就會相對較少，從而減少凝結(jié)水中的含氧量，因此，空冷機組的中凝結(jié)器的漏點較多，就會極大的影響到凝結(jié)水中的溶氧含量。采用在真空嚴(yán)密性試驗可以判斷真空嚴(yán)密性的好壞程度，取平均每分鐘在真空系統(tǒng)中的升高壓力值，其單位為Pa/min。

2.3 凝結(jié)水補充水溶氧量的影響。在進行設(shè)備除鹽補充水的制備過程中，補充水與大氣進行充分的接觸，補充水的溶氧量幾乎達(dá)到了一個飽和狀態(tài)。根據(jù)氧氣的亨利系數(shù)以及其在大氣分壓下可以算出，20℃水中其溶解氧的濃度為8900μg/L，該值將近合理的凝結(jié)水溶氧量的300倍。對于一臺135MW的空冷機組來說，如果補充水的量為1%的話，凝結(jié)水的補充水流量大約為4.5t/h左右，假如沒有對凝結(jié)水的補充水進行科學(xué)的除氧處理，根據(jù)物料平衡來推算，其凝結(jié)水的溶氧量將會增加超過8585μg/L，由此，可以得知凝結(jié)水補充水將會對凝結(jié)水的溶氧量產(chǎn)生非常大的影響。

2.4 凝結(jié)水補水方式的影響。目前，大型的濕冷機組處于經(jīng)濟的考慮，補充水大部分是從凝汽器補入，而不是除氧器補入，從凝汽器的喉部以霧狀態(tài)進行補入。補水溫度低于凝汽器的排氣溫度，霧化補水直接與溫度較高的汽輪機乏汽進行傳熱傳質(zhì)交換，這樣既可以達(dá)到強制冷卻排汽目的，又可以將補充水加熱到當(dāng)時被壓下的飽和溫度，使溶氧從補充水中溢出?？绽錂C組由于本身具有較高的背壓，其真空度較低不利于除氧。另外，由于每個廠的實際情況以及所采用的補水方式不同，造成最終的除氧效果也不經(jīng)相同。我公司在改造之前所采用的補水方式是，除鹽水經(jīng)噴頭直接補入凝結(jié)水箱，該方式的補水效果以及除氧效果都比較不理想。該裝置在設(shè)計時所選擇的噴頭及補水空間位置不合理，導(dǎo)致無法滿足補水時的除氧效果需求，補入水的除氧效果偏離了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，直接導(dǎo)致了凝結(jié)水的溶氧量超標(biāo)。

3 135MW空冷機組凝結(jié)水溶氧超標(biāo)對策

3.1 嚴(yán)格控制空冷凝結(jié)水的過冷度。凝結(jié)水的過冷度較大是造成空冷機組凝結(jié)水溶氧含量超標(biāo)的主要原因。目前，空冷風(fēng)機的是按照其真空設(shè)定值進行調(diào)整的，而不是考慮凝結(jié)水的過冷度因素，這種調(diào)整方式特別是在冬天就很容易出現(xiàn)高真空而過冷度較大的現(xiàn)象。過冷度過大說明冷風(fēng)機的風(fēng)量較大，風(fēng)機轉(zhuǎn)速高，這種方式在節(jié)能效果上非常不理想。部分的單位進行手工的調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速來控制過冷度，但是這話總方式在當(dāng)前的條件下可行性不高。因此，建議各在空冷島風(fēng)機轉(zhuǎn)速的調(diào)整上，采用過冷度與真空值相結(jié)合的綜合性的自動調(diào)節(jié)方式，將空冷凝汽器的凝結(jié)水的過冷度控制在3.9℃的范圍之內(nèi)。另外，在冬季空冷凝汽器的運行時，要做好凝汽器下聯(lián)箱的保溫工作，從而保證凝結(jié)水的過冷度達(dá)到最小值。

3.2 提高空冷機組的真空嚴(yán)密性。凝結(jié)水的溶氧量與空冷機組的真空嚴(yán)密性有著非常密切的關(guān)系，一旦發(fā)生機組凝結(jié)水溶氧量超標(biāo)的現(xiàn)象，就需要考慮是否是空冷機組的嚴(yán)密性出現(xiàn)問題，需通過真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗來驗證，將空冷機組的真空嚴(yán)密性控制在最低標(biāo)準(zhǔn)，約為130Pa/min左右，在條件允許的情況下最好控制在100Pa/min范圍之內(nèi)。

3.3 提高機組凝結(jié)水箱的除氧效果?？绽錂C組凝汽器回水的殘余溶氧一般是通過凝結(jié)水箱下部的噴頭進行排除的，因此，務(wù)必要提高凝結(jié)水箱的除氧效果，要盡量保證做到凝結(jié)水箱中的凝結(jié)水全部從下部的噴頭排出，同時也可以利用增加噴頭的數(shù)量來提高容量。

結(jié)束語

通過以上分析可以得出，處理凝結(jié)水的溶氧問題是一個綜合性的問題，要對癥進行處理，要問題進行全面的分析。一旦出現(xiàn)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)情況則要進行原因的逐個排除，另一方面，凝結(jié)水溶氧超標(biāo)同時也隨著季節(jié)的變化為變化，在冬季其溶氧值較高，同時要做好空冷機組的凝汽器下聯(lián)箱的保溫工作。在夏季，由于空冷機組本身的局限性，由于真空度較低，空冷凝汽器中凝結(jié)水的溶氧量一般都比較低，大部分都是在合格的范圍之內(nèi)。

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